双水相萃取ppt课件.ppt

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1、第七节双水相萃取萃取新技术之一、概述双水相萃取（Two-aqueousphaseextraction）又称水溶液两相分配技术（Partionoftwoaqueousphasesystem）是近年来出现的引人注目、极有前途的新型分离技术。其特点是能够保留产物的活性，操作可连续化，能耗低，处理容量大。双水相萃取现象最早是1896年由Beijerinck在琼脂与可溶性淀粉或明胶混合时发现的，被称为“聚合物的不相溶性”。20世纪60年代瑞典Lund大学的AlbertssonPA及其同事们最先提出双水相萃取技术并做了大量工作。1989年Diamond等推导出生物分子在双水相体系中的分配模型，但尚有局限

2、。由于成本方面的原因，双水相萃取技术上的优势被削弱，真正工业化的例子很少。70年代中期西德的KulaMR和KronerKH等人首先将双水相系统应用于从细胞匀浆液中提取酶和蛋白质，大大改善了胞内酶的提取效果。二、双水相体系的形成典型的例子如在水溶液中的聚乙二醇（PEG）和葡聚糖（DEX），各溶质均为低浓度时，可得到单相匀质液体；当溶质浓度增加时，溶液变得浑浊，静止形成双液层：上层富集PEG，下层富集葡聚糖。葡聚糖本质上是一种几乎不能形成偶极现象的球形分子，而PEG是一种具有共享电子对的高密度直链聚合物。各个聚合物分子都倾向于在其周围有相同形状、大小和极性的分子，同时，由于不同类型分子间的斥力大

3、于同它们的亲水性有关的相互吸引力，因此聚合物发生分离，形成二个不同的相，这就是所谓的“聚合物不相溶性”。三、双水相系统的重要特征两相的黏度：萃取相在2~10mPa.s范围内，而发酵液匀浆相在100~10000mPa.s范围内。双水相系统呈现出低的界面张力。四、双水相体系的类型聚丙二醇聚乙二醇、聚乙烯醇、葡聚糖、羟丙基葡聚糖聚乙二醇聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、葡聚糖、聚蔗糖硫酸葡聚糖钠盐羧基甲基葡聚糖钠盐聚丙烯乙二醇甲基纤维素羧甲基葡聚糖钠盐羧甲基纤维素钠盐聚乙二醇磷酸钾、硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁、酒石酸钾钠表1几种典型双水相体系五、双水相萃取的理论基础相平衡关系图1PEG/DEX体系相图生物大分

4、子在两相中的分配仍服从分配定律。物质在两相中的分配六、双水相系统中物质分配的影响因素系统聚合物组成系统物化性质盐及缓冲液温度当两种不同聚合物的溶液混合时，可能存在三种情况：完全混溶性（匀相溶液）；物理的不相溶性（相分离）；复杂的凝聚（相分离）。1、双水相中聚合物组成的影响eg.离子和非离子型聚合物都可使用在双水相系统的构成上，但当这两种聚合物是离子化合物并带有相反电荷时，它们相互吸引并发生复杂的凝聚。图2200C聚乙二醇4000/葡聚糖系统双节点曲线，比较三种不同类型的葡聚糖虽然葡聚糖T500和水解过的葡聚糖相对分子量在同一数量级，但二者的双节线离得远，这种差别是由于聚合度分布性效应造成的。

5、蛋白质相对分子量葡聚糖组成葡聚糖40葡聚糖70葡聚糖220葡聚糖500葡聚糖2000细胞色素123840.180.140.150.170.21牛血清蛋白690000.180.230.310.340.41乳酸脱氢酶1400000.060.050.090.160.10过氧化氢酶2500000.110.230.400.791.15磷酸果糖激酶800000<0.010.010.010.020.03表2葡聚糖分子对不同相对分子量蛋白质分配系数的影响蛋白质相对分子量体系的组成D-500（9%）/P-4000(7.1%)D-500（8%）/P-6000(6%)D-500（8%）/P-20000(6%)D-

6、500（8%）/P-40000(6%)细胞色素123840.170.170.130.12牛血清蛋白690000.520.340.140.11乳酸脱氢酶1400000.130.080.050.03过氧化氢酶2500000.820.380.160.10表3PEG分子对不同相对分子量蛋白质分配系数的影响由表2、表3可见，蛋白质的分配系数随着葡聚糖相对分子量的增加而增加，随着PEG相对分子量的增加而降低。葡聚糖也可由其他多糖代替，可得到类似的结果，如右图所示。图4200C聚乙二醇/羟丙基淀粉和聚乙二醇/葡聚糖系统的相图2、双水相系统物理化学性质的影响双水相系统的性质主要取决于下列物理参数：密度（ρ）

7、和两相间密度差、黏度（μ）和两相间黏度差、表面张力（σ）。PEG/质量分数%Dextran/质量分数%界面宽度/质量分数%VT/VBΔρ/(Kg/m3)μ/(mPa.s)μg/(mPa.s)σ/(mN/m)6.05.86.21.5184.1430.3*10-26.56.110.51.4323.61000.12*10-28.07.619.81.7644.33.32.0*10-29.08.524.81.9794.